បច្ចេកវិទ្យាវេចខ្ចប់គឺជាដំណើរការដ៏សំខាន់បំផុតមួយនៅក្នុងឧស្សាហកម្ម semiconductor ។ យោងតាមរូបរាងនៃកញ្ចប់វាអាចត្រូវបានបែងចែកទៅជាកញ្ចប់រន្ធ, កញ្ចប់ម៉ោនផ្ទៃ, កញ្ចប់ BGA, កញ្ចប់ទំហំបន្ទះឈីប (CSP), កញ្ចប់ម៉ូឌុលបន្ទះឈីបតែមួយ (SCM, គម្លាតរវាងខ្សែនៅលើបន្ទះសៀគ្វីដែលបានបោះពុម្ព (PCB) ។ និងការផ្គូផ្គងបន្ទះក្តារបន្ទះសៀគ្វីរួមបញ្ចូលគ្នា (IC)) កញ្ចប់ម៉ូឌុលបន្ទះឈីបច្រើន (MCM ដែលអាចរួមបញ្ចូលបន្ទះសៀគ្វីខុសធម្មតា) កញ្ចប់កម្រិត wafer (WLP រួមទាំងកម្រិត wafer ចេញដោយកង្ហារ កញ្ចប់ (FOWLP), សមាសភាគម៉ោនផ្ទៃខ្នាតតូច (microSMD)
ទម្រង់នៃការវេចខ្ចប់ 3D ត្រូវបានបែងចែកជាចម្បងជាបីប្រភេទ៖ ប្រភេទកប់ (កប់ឧបករណ៍ក្នុងខ្សែពហុស្រទាប់ ឬកប់ក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោម) ប្រភេទស្រទាប់ខាងក្រោមសកម្ម (ការរួមបញ្ចូលស៊ីលីកុន wafer៖ ដំបូងបញ្ចូលសមាសធាតុ និងស្រទាប់ខាងក្រោម wafer ដើម្បីបង្កើតជាស្រទាប់ខាងក្រោមសកម្ម។ ; បន្ទាប់មករៀបចំខ្សែតភ្ជាប់ពហុស្រទាប់ ហើយប្រមូលផ្តុំបន្ទះសៀគ្វី ឬសមាសធាតុផ្សេងទៀតនៅលើស្រទាប់ខាងលើ) និងជង់ ប្រភេទ (ស៊ីលីកុន wafers ជង់ជាមួយ silicon wafers បន្ទះសៀគ្វីជង់ជាមួយ wafers ស៊ីលីកូន និងបន្ទះសៀគ្វីជង់ជាមួយបន្ទះសៀគ្វី) ។
វិធីសាស្រ្តនៃការភ្ជាប់ទំនាក់ទំនង 3D រួមមានការភ្ជាប់ខ្សែ (WB) បន្ទះសៀគ្វីត្រឡប់ (FC) តាមរយៈស៊ីលីកុនតាមរយៈ (TSV) ខ្សែភាពយន្ដ។ល។
TSV ដឹងពីទំនាក់ទំនងបញ្ឈររវាងបន្ទះឈីប។ ដោយសារខ្សែបន្ទាត់តភ្ជាប់គ្នាបញ្ឈរមានចម្ងាយខ្លីបំផុត និងកម្លាំងខ្ពស់ជាងមុន នោះវាកាន់តែងាយស្រួលក្នុងការដឹងពីភាពតូចតាច ដង់ស៊ីតេខ្ពស់ ដំណើរការខ្ពស់ និងការវេចខ្ចប់រចនាសម្ព័ន្ធចម្រុះពហុមុខងារ។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ វាក៏អាចភ្ជាប់បន្ទះឈីបនៃវត្ថុធាតុផ្សេងៗគ្នាផងដែរ។
បច្ចុប្បន្ននេះមានបច្ចេកវិទ្យាផលិតមីក្រូអេឡិចត្រូនិចពីរប្រភេទដែលប្រើប្រាស់ដំណើរការ TSV: ការវេចខ្ចប់សៀគ្វីបីវិមាត្រ (ការរួមបញ្ចូល 3D IC) និងការវេចខ្ចប់ស៊ីលីកុនបីវិមាត្រ (ការរួមបញ្ចូល 3D Si)។
ភាពខុសគ្នារវាងទម្រង់ទាំងពីរគឺ៖
(1) ការវេចខ្ចប់សៀគ្វី 3D តម្រូវឱ្យអេឡិចត្រូតបន្ទះឈីបត្រូវបានរៀបចំជាដុំៗ ហើយដុំៗត្រូវបានភ្ជាប់គ្នា (ភ្ជាប់ដោយការផ្សារភ្ជាប់ ការលាយបញ្ចូលគ្នា ការផ្សារ។ - ការភ្ជាប់ Cu) ។
(2) បច្ចេកវិទ្យានៃការរួមបញ្ចូលសៀគ្វី 3D អាចត្រូវបានសម្រេចដោយការផ្សារភ្ជាប់រវាង wafers (ការវេចខ្ចប់សៀគ្វី 3D ការវេចខ្ចប់ស៊ីលីកុន 3D) ខណៈដែលការភ្ជាប់បន្ទះឈីបទៅបន្ទះឈីប និងការភ្ជាប់បន្ទះឈីបទៅ wafer អាចសម្រេចបានដោយការវេចខ្ចប់សៀគ្វី 3D ប៉ុណ្ណោះ។
(3) មានចន្លោះប្រហោងរវាងបន្ទះសៀគ្វីដែលរួមបញ្ចូលដោយដំណើរការវេចខ្ចប់សៀគ្វី 3D ហើយសម្ភារៈ dielectric ចាំបាច់ត្រូវបំពេញដើម្បីកែតម្រូវចរន្តកំដៅ និងមេគុណការពង្រីកកម្ដៅនៃប្រព័ន្ធ ដើម្បីធានាបាននូវស្ថេរភាពនៃលក្ខណៈសម្បត្តិមេកានិច និងអគ្គិសនីនៃប្រព័ន្ធ។ មិនមានចន្លោះរវាងបន្ទះសៀគ្វីដែលរួមបញ្ចូលដោយដំណើរការវេចខ្ចប់ស៊ីលីកុន 3D ហើយការប្រើប្រាស់ថាមពល បរិមាណ និងទម្ងន់នៃបន្ទះឈីបគឺតូច ហើយដំណើរការអគ្គិសនីគឺល្អឥតខ្ចោះ។
ដំណើរការ TSV អាចសាងសង់ផ្លូវសញ្ញាបញ្ឈរតាមរយៈស្រទាប់ខាងក្រោម ហើយភ្ជាប់ RDL នៅផ្នែកខាងលើ និងខាងក្រោមនៃស្រទាប់ខាងក្រោមដើម្បីបង្កើតជាផ្លូវ conductor បីវិមាត្រ។ ដូច្នេះ ដំណើរការ TSV គឺជាមូលដ្ឋានគ្រឹះដ៏សំខាន់មួយសម្រាប់ការសាងសង់រចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍អកម្មបីវិមាត្រ។
យោងតាមលំដាប់រវាងចុងបន្ទាត់ខាងមុខ (FEOL) និងចុងបន្ទាត់ខាងក្រោយ (BEOL) ដំណើរការ TSV អាចបែងចែកជាដំណើរការផលិតកម្មសំខាន់ៗចំនួន 3 គឺតាមរយៈទីមួយ (ViaFirst) តាមរយៈពាក់កណ្តាល (Via Middle) និង តាមរយៈដំណើរការចុងក្រោយ (Via Last) ដូចបង្ហាញក្នុងរូប។
1. តាមរយៈដំណើរការ etching
ដំណើរការតាមរយៈ etching គឺជាគន្លឹះក្នុងការផលិតរចនាសម្ព័ន្ធ TSV ។ ការជ្រើសរើសដំណើរការ etching ដែលសមរម្យអាចធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវកម្លាំងមេកានិច និងលក្ខណៈសម្បត្តិអគ្គិសនីរបស់ TSV ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងទាក់ទងទៅនឹងភាពជឿជាក់ជារួមនៃឧបករណ៍ TSV បីវិមាត្រ។
នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះមាន TSV សំខាន់ៗចំនួនបួនតាមរយៈដំណើរការ etching: Deep Reactive Ion Etching (DRIE), Wet etching, photo-assisted electrochemical etching (PAECE) និងការខួងឡាស៊ែរ។
(1) ការឆ្លាក់អ៊ីយ៉ុងប្រតិកម្មជ្រៅ (DRIE)
ការឆ្លាក់អ៊ីយ៉ុងប្រតិកម្មជ្រៅ ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាដំណើរការ DRIE គឺជាដំណើរការឆ្លាក់ TSV ដែលប្រើជាទូទៅបំផុត ដែលត្រូវបានប្រើជាចម្បងដើម្បីសម្រេច TSV តាមរយៈរចនាសម្ព័ន្ធដែលមានសមាមាត្រខ្ពស់។ ដំណើរការឆ្លាក់ប្លាស្មាតាមបែបប្រពៃណី ជាទូទៅអាចសម្រេចបានតែជម្រៅនៃការឆ្លាក់នៃមីក្រូជាច្រើនប៉ុណ្ណោះ ជាមួយនឹងអត្រាឆ្លាក់ទាប និងកង្វះការជ្រើសរើសរបាំងមុខ។ Bosch បានធ្វើការកែលម្អដំណើរការដែលត្រូវគ្នាដោយផ្អែកលើមូលដ្ឋាននេះ។ ដោយប្រើ SF6 ជាឧស្ម័នប្រតិកម្ម និងបញ្ចេញឧស្ម័ន C4F8 កំឡុងពេលដំណើរការ etching ជាការការពារ passivation សម្រាប់ sidewalls ដំណើរការ DRIE ដែលត្រូវបានកែលម្អគឺសមរម្យសម្រាប់ etching high aspect ratio តាមរយៈ។ ដូច្នេះវាត្រូវបានគេហៅថាដំណើរការ Bosch បន្ទាប់ពីអ្នកបង្កើតរបស់វា។
រូបខាងក្រោមគឺជារូបថតនៃសមាមាត្រទិដ្ឋភាពខ្ពស់តាមរយៈការបង្កើតដោយការឆ្លាក់ដំណើរការ DRIE ។
ទោះបីជាដំណើរការ DRIE ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងដំណើរការ TSV ដោយសារតែការគ្រប់គ្រងបានល្អ គុណវិបត្តិរបស់វាគឺថាភាពរាបស្មើនៃជញ្ជាំងចំហៀងគឺមិនល្អ ហើយពិការភាពស្នាមជ្រួញដែលមានរាងដូចខ្យងនឹងត្រូវបានបង្កើតឡើង។ ពិការភាពនេះគឺសំខាន់ជាងនៅពេលដែល etching សមាមាត្រខ្ពស់តាមរយៈ។
(2) ការច្រូតកាត់សើម
ការឆ្លាក់សើមប្រើការផ្សំគ្នានៃរបាំងនិងគីមីដើម្បីឆ្លាក់តាមរន្ធ។ ដំណោះស្រាយ etching ដែលប្រើជាទូទៅបំផុតគឺ KOH ដែលអាចឆ្លាក់ទីតាំងនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមស៊ីលីកុនដែលមិនត្រូវបានការពារដោយរបាំងដោយហេតុនេះបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធតាមរន្ធដែលចង់បាន។ ការ etching សើម គឺជាដំណើរការ etching តាមរន្ធដំបូងបំផុតដែលត្រូវបានបង្កើតឡើង។ ដោយសារជំហានដំណើរការរបស់វា និងឧបករណ៍ដែលត្រូវការគឺមានលក្ខណៈសាមញ្ញ វាស័ក្តិសមសម្រាប់ការផលិតដ៏ធំនៃ TSV ក្នុងតម្លៃទាប។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ យន្តការ etching គីមីរបស់វាកំណត់ថារន្ធដែលបង្កើតឡើងដោយវិធីនេះនឹងត្រូវបានរងផលប៉ះពាល់ដោយការតំរង់ទិសគ្រីស្តាល់នៃ silicon wafer ដែលធ្វើឱ្យ etched តាមរយៈរន្ធមិនបញ្ឈរប៉ុន្តែបង្ហាញពីបាតុភូតច្បាស់លាស់នៃផ្នែកខាងលើធំទូលាយនិងបាតតូចចង្អៀត។ ពិការភាពនេះកំណត់ការអនុវត្តនៃការ etching សើមនៅក្នុងការផលិត TSV ។
(3) ការឆ្លាក់រូបគីមីដោយជំនួយដោយរូបភាព (PAECE)
គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋាននៃការ etching electrochemical photo-assisted electrochemical (PAECE) គឺត្រូវប្រើពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេ ដើម្បីពន្លឿនការបង្កើតគូអេឡិចត្រុង ដោយហេតុនេះបង្កើនល្បឿនដំណើរការ etching electrochemical ។ បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងដំណើរការ DRIE ដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយ ដំណើរការ PAECE គឺកាន់តែសមស្របសម្រាប់ការឆ្លាក់រូបភាពសមាមាត្រដ៏ធំបំផុតតាមរយៈរចនាសម្ព័ន្ធរន្ធធំជាង 100:1 ប៉ុន្តែគុណវិបត្តិរបស់វាគឺថាការគ្រប់គ្រងជម្រៅនៃការឆ្លាក់គឺខ្សោយជាង DRIE ហើយបច្ចេកវិទ្យារបស់វាអាច ទាមទារការស្រាវជ្រាវបន្ថែម និងការកែលម្អដំណើរការ។
(4) ការខួងឡាស៊ែរ
ខុសពីវិធីទាំងបីខាងលើ។ វិធីសាស្ត្រខួងឡាស៊ែរ គឺជាវិធីសាស្ត្ររូបវន្តសុទ្ធសាធ។ វាប្រើជាចម្បងនូវការ irradiation ឡាស៊ែរថាមពលខ្ពស់ដើម្បីរលាយនិងហួតសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោមនៅក្នុងតំបន់ដែលបានបញ្ជាក់ដើម្បីដឹងរាងកាយតាមរយៈការសាងសង់រន្ធ TSV ។
រន្ធដែលបង្កើតឡើងដោយការខួងឡាស៊ែរមានសមាមាត្រខ្ពស់ ហើយជញ្ជាំងចំហៀងគឺបញ្ឈរជាមូលដ្ឋាន។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយចាប់តាំងពីការខួងឡាស៊ែរពិតជាប្រើកំដៅក្នុងតំបន់ដើម្បីបង្កើតរន្ធឆ្លងកាត់ ជញ្ជាំងរន្ធនៃ TSV នឹងត្រូវបានប៉ះពាល់អវិជ្ជមានដោយការខូចខាតកម្ដៅ និងកាត់បន្ថយភាពជឿជាក់។
2. ដំណើរការនៃការដាក់ស្រទាប់ស្រទាប់
បច្ចេកវិទ្យាសំខាន់មួយទៀតសម្រាប់ការផលិត TSV គឺដំណើរការនៃការដាក់ស្រទាប់ស្រទាប់។
ដំណើរការនៃការដាក់ស្រទាប់ស្រទាប់ត្រូវបានអនុវត្តបន្ទាប់ពីរន្ធឆ្លងកាត់ត្រូវបានឆ្លាក់។ ស្រទាប់ស្រទាប់ដែលបានដាក់ជាទូទៅគឺជាអុកស៊ីតកម្មដូចជា SiO2 ។ ស្រទាប់ស្រទាប់ស្ថិតនៅចន្លោះចំហាយខាងក្នុងនៃ TSV និងស្រទាប់ខាងក្រោម ហើយដើរតួយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការញែកចរន្ត DC ដាច់ដោយឡែក។ បន្ថែមពីលើការដាក់អុកស៊ីដ របាំង និងស្រទាប់គ្រាប់ពូជក៏ត្រូវបានទាមទារសម្រាប់ការបំពេញ conductor នៅក្នុងដំណើរការបន្ទាប់។
ស្រទាប់ស្រោបដែលផលិតត្រូវតែបំពេញតាមតម្រូវការមូលដ្ឋានចំនួនពីរខាងក្រោម៖
(1) វ៉ុលបំបែកនៃស្រទាប់អ៊ីសូឡង់គួរតែបំពេញតាមតម្រូវការការងារជាក់ស្តែងរបស់ TSV;
(2) ស្រទាប់ដែលបានដាក់គឺមានភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាខ្ពស់ និងមានភាពស្អិតជាប់ល្អ។
រូបខាងក្រោមបង្ហាញពីរូបថតនៃស្រទាប់ស្រទាប់ដែលដាក់ដោយប្លាស្មាបង្កើនការបំភាយឧស្ម័នគីមី (PECVD)។
ដំណើរការដាក់ប្រាក់ត្រូវកែតម្រូវទៅតាមដំណើរការផលិត TSV ផ្សេងៗគ្នា។ សម្រាប់ដំណើរការរន្ធខាងមុខ ដំណើរការដាក់ប្រាក់ដែលមានសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ អាចត្រូវបានប្រើដើម្បីកែលម្អគុណភាពនៃស្រទាប់អុកស៊ីត។
ជាធម្មតាការទម្លាក់សីតុណ្ហភាពខ្ពស់អាចផ្អែកលើ tetraethyl orthosilicate (TEOS) រួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយនឹងដំណើរការអុកស៊ីតកម្មកម្ដៅដើម្បីបង្កើតជាស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ SiO2 ដែលមានគុណភាពខ្ពស់ស្របគ្នា។ សម្រាប់ដំណើរការរន្ធពាក់កណ្តាល និងរន្ធខាងក្រោយ ចាប់តាំងពីដំណើរការ BEOL ត្រូវបានបញ្ចប់កំឡុងពេលដាក់បញ្ចូល វិធីសាស្ត្រសីតុណ្ហភាពទាបគឺត្រូវបានទាមទារ ដើម្បីធានាបាននូវភាពស៊ីគ្នាជាមួយសម្ភារៈ BEOL ។
នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនេះ សីតុណ្ហភាពនៃការដាក់បញ្ចូលគួរតែត្រូវបានកំណត់ត្រឹម 450° រួមទាំងការប្រើប្រាស់ PECVD ដើម្បីដាក់ SiO2 ឬ SiNx ជាស្រទាប់អ៊ីសូឡង់។
វិធីសាស្រ្តទូទៅមួយទៀតគឺត្រូវប្រើការទម្លាក់ស្រទាប់អាតូមិក (ALD) ដើម្បីដាក់ប្រាក់ Al2O3 ដើម្បីទទួលបានស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ក្រាស់។
3. ដំណើរការបំពេញលោហៈ
ដំណើរការបំពេញ TSV ត្រូវបានអនុវត្តភ្លាមៗបន្ទាប់ពីដំណើរការដាក់ស្រទាប់ដែលជាបច្ចេកវិទ្យាសំខាន់មួយទៀតដែលកំណត់គុណភាពនៃ TSV ។
សមា្ភារៈដែលអាចបំពេញបានរួមមាន សារធាតុប៉ូលីស៊ីលីកុន តង់ស្តែន បំពង់ណាណូកាបោន ជាដើម អាស្រ័យលើដំណើរការដែលបានប្រើ ប៉ុន្តែចរន្តភាគច្រើននៅតែជាទង់ដែង electroplated ព្រោះដំណើរការរបស់វាមានភាពចាស់ទុំ ហើយចរន្តអគ្គិសនី និងកម្ដៅរបស់វាមានកម្រិតខ្ពស់។
យោងតាមភាពខុសគ្នានៃការចែកចាយនៃអត្រា electroplating របស់វានៅក្នុងរន្ធឆ្លងកាត់ វាអាចត្រូវបានបែងចែកជាចម្បងទៅជាវិធីសាស្រ្ត electroplating subconformal, conformal, superconformal និងបាត-up electroplating ដូចបង្ហាញក្នុងរូប។
ការផ្សាំអេឡិចត្រូលីតរងត្រូវបានប្រើជាចម្បងនៅក្នុងដំណាក់កាលដំបូងនៃការស្រាវជ្រាវ TSV ។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព (ក) អ៊ីយ៉ុង Cu ដែលត្រូវបានផ្តល់ដោយអេឡិចត្រូលីតត្រូវបានប្រមូលផ្តុំនៅផ្នែកខាងលើ ខណៈពេលដែលផ្នែកខាងក្រោមត្រូវបានបំពេញបន្ថែមមិនគ្រប់គ្រាន់ ដែលបណ្តាលឱ្យអត្រាអេឡិចត្រូតនៅផ្នែកខាងលើនៃរន្ធឆ្លងកាត់គឺខ្ពស់ជាងនៅខាងក្រោមផ្នែកខាងលើ។ ដូច្នេះ ផ្នែកខាងលើនៃរន្ធឆ្លងកាត់នឹងត្រូវបានបិទជាមុន មុនពេលវាត្រូវបានបំពេញទាំងស្រុង ហើយការចាត់ទុកជាមោឃៈដ៏ធំមួយនឹងត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅខាងក្នុង។
ដ្យាក្រាម schematic និងរូបថតនៃវិធីសាស្រ្ត electroplating អនុលោមភាពត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភាព (ខ) ។ ដោយធានានូវការបន្ថែមឯកសណ្ឋាននៃអ៊ីយ៉ុង Cu អត្រានៃការផ្លាតអេឡិចត្រូតនៅទីតាំងនីមួយៗក្នុងរន្ធឆ្លងកាត់គឺដូចគ្នាជាមូលដ្ឋាន ដូច្នេះមានតែថ្នេរមួយប៉ុណ្ណោះដែលនឹងត្រូវទុកនៅខាងក្នុង ហើយបរិមាណដែលចាត់ទុកជាមោឃៈគឺតូចជាងវិធីសាស្ត្រនៃការផ្លាតអេឡិចត្រូតដែលមានលក្ខណៈអនុភាព ដូច្នេះ វាត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយ។
ដើម្បីសម្រេចបាននូវប្រសិទ្ធិភាពនៃការបំពេញដោយឥតមានមោឃៈបន្ថែមទៀត វិធីសាស្ត្រ electroplating superconformal ត្រូវបានស្នើឡើងដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពវិធីសាស្រ្ត electroplating អនុលោមភាព។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព (គ) ដោយការគ្រប់គ្រងការផ្គត់ផ្គង់ Cu ions អត្រានៃការបំពេញនៅខាងក្រោមគឺខ្ពស់ជាងបន្តិចនៅមុខតំណែងផ្សេងទៀត ដោយហេតុនេះការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពជម្រាលជំហាននៃអត្រាបំពេញពីបាតទៅកំពូល ដើម្បីលុបបំបាត់ទាំងស្រុងនូវថ្នេរខាងឆ្វេង។ ដោយវិធីសាស្រ្ត electroplating អនុលោមភាព ដើម្បីសម្រេចបាននូវការបំពេញទង់ដែងលោហធាតុដែលគ្មានមោឃៈទាំងស្រុង។
វិធីសាស្រ្ត electroplating បាតឡើងអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាករណីពិសេសនៃវិធីសាស្ត្រអនុលោមភាពទំនើប។ ក្នុងករណីនេះអត្រា electroplating លើកលែងតែបាតត្រូវបានបង្ក្រាបទៅសូន្យហើយមានតែ electroplating ត្រូវបានអនុវត្តបន្តិចម្តង ៗ ពីបាតទៅកំពូល។ បន្ថែមពីលើអត្ថប្រយោជន៍ដែលគ្មានមោឃៈនៃវិធីសាស្ត្រ electroplating អនុលោមតាមវិធីសាស្រ្តនេះក៏អាចកាត់បន្ថយពេលវេលា electroplating យ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពផងដែរ ដូច្នេះវាត្រូវបានគេសិក្សាយ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ។
4. បច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ RDL
ដំណើរការ RDL គឺជាបច្ចេកវិទ្យាមូលដ្ឋានដែលមិនអាចខ្វះបានក្នុងដំណើរការវេចខ្ចប់បីវិមាត្រ។ តាមរយៈដំណើរការនេះ ការភ្ជាប់គ្នារវាងលោហៈអាចត្រូវបានផលិតនៅលើផ្នែកទាំងពីរនៃស្រទាប់ខាងក្រោម ដើម្បីសម្រេចបាននូវគោលបំណងនៃការចែកចាយឡើងវិញនូវច្រក ឬការតភ្ជាប់អន្តររវាងកញ្ចប់។ ដូច្នេះ ដំណើរការ RDL ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងប្រព័ន្ធវេចខ្ចប់កង្ហារក្នុង-កង្ហារ ឬ 2.5D/3D ។
នៅក្នុងដំណើរការនៃការបង្កើតឧបករណ៍បីវិមាត្រ ដំណើរការ RDL ជាធម្មតាត្រូវបានប្រើដើម្បីភ្ជាប់ TSV អន្តរកម្ម ដើម្បីដឹងពីភាពខុសគ្នានៃរចនាសម្ព័ន្ធឧបករណ៍បីវិមាត្រ។
បច្ចុប្បន្នមានដំណើរការ RDL សំខាន់ៗចំនួនពីរ។ ទីមួយគឺផ្អែកលើសារធាតុប៉ូលីម៊ែរដែលមានរស្មីសំយោគ និងរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយនឹងដំណើរការអេឡិចត្រូតស្ពាន់ និងដំណើរការឆ្លាក់។ មួយទៀតត្រូវបានអនុវត្តដោយប្រើដំណើរការ Cu Damascus រួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយ PECVD និងដំណើរការប៉ូលាមេកានិកគីមី (CMP) ។
ខាងក្រោមនេះនឹងណែនាំផ្លូវដំណើរការចម្បងនៃ RDLs ទាំងពីរនេះរៀងៗខ្លួន។
ដំណើរការ RDL ផ្អែកលើវត្ថុធាតុ polymer រស្មីរស្មី ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងលើ។
ទីមួយស្រទាប់នៃកាវ PI ឬ BCB ត្រូវបានស្រោបលើផ្ទៃនៃ wafer ដោយការបង្វិល ហើយបន្ទាប់ពីកំដៅ និងព្យាបាលដំណើរការ photolithography ត្រូវបានប្រើដើម្បីបើករន្ធនៅទីតាំងដែលចង់បាន ហើយបន្ទាប់មក etching ត្រូវបានអនុវត្ត។ បន្ទាប់មក បន្ទាប់ពីការដក photoresist ចេញ Ti និង Cu ត្រូវបានប្រឡាក់នៅលើ wafer តាមរយៈដំណើរការបញ្ចេញចំហាយរាងកាយ (PVD) ជាស្រទាប់របាំង និងស្រទាប់គ្រាប់ពូជរៀងគ្នា។ បន្ទាប់មក ស្រទាប់ទីមួយនៃ RDL ត្រូវបានផលិតនៅលើស្រទាប់ Ti/Cu ដែលលាតត្រដាងដោយរួមបញ្ចូលគ្នានូវដំណើរការ photolithography និង electroplating Cu ហើយបន្ទាប់មក photoresist ត្រូវបានយកចេញ ហើយ Ti និង Cu ដែលលើសត្រូវបានឆ្លាក់ចេញ។ ធ្វើជំហានខាងលើម្តងទៀតដើម្បីបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធ RDL ពហុស្រទាប់។ វិធីសាស្រ្តនេះបច្ចុប្បន្នត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងឧស្សាហកម្ម។
វិធីសាស្រ្តមួយផ្សេងទៀតសម្រាប់ការផលិត RDL គឺផ្អែកជាចម្បងលើដំណើរការ Cu Damascus ដែលរួមបញ្ចូលគ្នានូវដំណើរការ PECVD និង CMP ។
ភាពខុសគ្នារវាងវិធីសាស្រ្តនេះ និងដំណើរការ RDL ដោយផ្អែកលើវត្ថុធាតុ polymer រស្មីសំយោគគឺថានៅក្នុងជំហានដំបូងនៃការផលិតស្រទាប់នីមួយៗ PECVD ត្រូវបានប្រើដើម្បីដាក់ SiO2 ឬ Si3N4 ជាស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ ហើយបន្ទាប់មកបង្អួចមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅលើស្រទាប់អ៊ីសូឡង់ដោយ photolithography និង ការឆ្លាក់អ៊ីយ៉ុងប្រតិកម្ម និង Ti/Cu barrier/seed layer និង conductor ទង់ដែងត្រូវបាន sputtered រៀងគ្នា ហើយបន្ទាប់មកស្រទាប់ conductor ត្រូវបានស្តើងទៅកម្រាស់ដែលត្រូវការដោយ CMP ដំណើរការ នោះគឺស្រទាប់នៃ RDL ឬស្រទាប់តាមរយៈរន្ធត្រូវបានបង្កើតឡើង។
តួលេខខាងក្រោមគឺជាដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍ និងរូបថតនៃផ្នែកឆ្លងកាត់នៃ RDL ពហុស្រទាប់ដែលត្រូវបានសាងសង់ដោយផ្អែកលើដំណើរការ Cu Damascus ។ វាអាចត្រូវបានគេសង្កេតឃើញថា TSV ត្រូវបានភ្ជាប់ដំបូងទៅនឹងស្រទាប់រន្ធ V01 ហើយបន្ទាប់មកជង់ពីបាតទៅកំពូលតាមលំដាប់នៃ RDL1 ស្រទាប់តាមរយៈរន្ធ V12 និង RDL2 ។
ស្រទាប់នីមួយៗនៃ RDL ឬស្រទាប់តាមរន្ធត្រូវបានផលិតតាមលំដាប់លំដោយយោងតាមវិធីសាស្ត្រខាងលើ។ដោយសារដំណើរការ RDL តម្រូវឱ្យប្រើប្រាស់ដំណើរការ CMP តម្លៃនៃការផលិតរបស់វាខ្ពស់ជាងដំណើរការ RDL ដោយផ្អែកលើវត្ថុធាតុ polymer ដែលមានរស្មីសំយោគ ដូច្នេះកម្មវិធីរបស់វាមានកម្រិតទាប។
5. បច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ IPD
សម្រាប់ការផលិតឧបករណ៍បីវិមាត្រ បន្ថែមពីលើការរួមបញ្ចូលដោយផ្ទាល់នៅលើបន្ទះឈីបនៅលើ MMIC ដំណើរការ IPD ផ្តល់នូវផ្លូវបច្ចេកទេសដែលអាចបត់បែនបានបន្ថែមទៀត។
ឧបករណ៍អកម្មរួមបញ្ចូលគ្នា ដែលត្រូវបានគេស្គាល់ថាជាដំណើរការ IPD រួមបញ្ចូលគ្នានូវឧបករណ៍អកម្មណាមួយ រួមមានអាំងឌុចទ័រ អាំងឌុចទ័រ កុងទ័រ រេស៊ីស្តង់ ឧបករណ៍បំប្លែង balun ។ល។ នៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមដាច់ដោយឡែកដើម្បីបង្កើតបណ្ណាល័យឧបករណ៍អកម្មក្នុងទម្រង់ជាបន្ទះផ្ទេរដែលអាច ត្រូវបានហៅយ៉ាងបត់បែនតាមតម្រូវការរចនា។
ដោយសារនៅក្នុងដំណើរការ IPD ឧបករណ៍អកម្មត្រូវបានផលិត និងរួមបញ្ចូលដោយផ្ទាល់នៅលើបន្ទះផ្ទេរ លំហូរដំណើរការរបស់វាគឺសាមញ្ញជាង និងមានតម្លៃថោកជាងការរួមបញ្ចូលនៅលើបន្ទះឈីបរបស់ ICs ហើយអាចត្រូវបានផលិតយ៉ាងច្រើនជាមុនជាបណ្ណាល័យឧបករណ៍អកម្ម។
សម្រាប់ការផលិតឧបករណ៍អកម្មបីវិមាត្រ TSV IPD អាចទូទាត់បន្ទុកចំណាយយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាពនៃដំណើរការវេចខ្ចប់បីវិមាត្រ រួមទាំង TSV និង RDL ។
បន្ថែមពីលើគុណសម្បត្តិថ្លៃដើម អត្ថប្រយោជន៍មួយទៀតនៃ IPD គឺភាពបត់បែនខ្ពស់របស់វា។ ភាពបត់បែនមួយក្នុងចំណោមភាពបត់បែនរបស់ IPD ត្រូវបានឆ្លុះបញ្ចាំងនៅក្នុងវិធីសាស្រ្តសមាហរណកម្មចម្រុះ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពខាងក្រោម។ បន្ថែមពីលើវិធីសាស្រ្តមូលដ្ឋានពីរនៃការរួមបញ្ចូល IPD ដោយផ្ទាល់ទៅក្នុងស្រទាប់ខាងក្រោមកញ្ចប់តាមរយៈដំណើរការ flip-chip ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាព (a) ឬដំណើរការភ្ជាប់ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាព (b) ស្រទាប់មួយទៀតនៃ IPD អាចត្រូវបានរួមបញ្ចូលនៅលើស្រទាប់មួយ។ នៃ IPD ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព (c)-(e) ដើម្បីសម្រេចបាននូវជួរដ៏ធំទូលាយនៃបន្សំឧបករណ៍អកម្ម។
ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាព (f) IPD អាចត្រូវបានប្រើជាបន្ទះអាដាប់ធ័របន្ថែមទៀតដើម្បីកប់បន្ទះឈីបរួមបញ្ចូលគ្នានៅលើវាដោយផ្ទាល់ដើម្បីបង្កើតប្រព័ន្ធវេចខ្ចប់ដង់ស៊ីតេខ្ពស់ដោយផ្ទាល់។
នៅពេលប្រើ IPD ដើម្បីបង្កើតឧបករណ៍អកម្មបីវិមាត្រ ដំណើរការ TSV និងដំណើរការ RDL ក៏អាចត្រូវបានប្រើផងដែរ។ លំហូរដំណើរការគឺដូចគ្នាទៅនឹងវិធីសាស្ត្រដំណើរការសមាហរណកម្មនៅលើបន្ទះឈីបដែលបានរៀបរាប់ខាងលើ ហើយនឹងមិនត្រូវបានធ្វើម្តងទៀតទេ។ ភាពខុសគ្នាគឺថាចាប់តាំងពីវត្ថុនៃការរួមបញ្ចូលត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរពីបន្ទះឈីបទៅជាបន្ទះអាដាប់ធ័រវាមិនចាំបាច់ពិចារណាពីផលប៉ះពាល់នៃដំណើរការវេចខ្ចប់បីវិមាត្រលើផ្ទៃសកម្មនិងស្រទាប់អន្តរទំនាក់ទំនងទេ។ នេះនាំឱ្យមានភាពបត់បែនដ៏សំខាន់មួយទៀតនៃ IPD: ភាពខុសគ្នានៃសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោមអាចត្រូវបានជ្រើសរើសដោយភាពបត់បែនតាមតម្រូវការការរចនានៃឧបករណ៍អកម្ម។
សមា្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានសម្រាប់ IPD មិនត្រឹមតែជាសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម semiconductor ធម្មតាដូចជា Si និង GaN ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏មានសេរ៉ាមិច Al2O3 សេរ៉ាមិចដែលមានសីតុណ្ហភាពទាប/សីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ស្រទាប់ខាងក្រោមកញ្ចក់ជាដើម។ លក្ខណៈពិសេសនេះមានប្រសិទ្ធភាពពង្រីកភាពបត់បែននៃការរចនានៃអកម្ម ឧបករណ៍រួមបញ្ចូលដោយ IPD ។
ជាឧទាហរណ៍ រចនាសម្ព័ន្ធអាំងឌុចទ័រអកម្មបីវិមាត្រដែលរួមបញ្ចូលដោយ IPD អាចប្រើស្រទាប់ខាងក្រោមកញ្ចក់ដើម្បីបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការរបស់អាំងឌុចទ័រ។ ផ្ទុយទៅនឹងគំនិតរបស់ TSV រន្ធឆ្លងកាត់ដែលធ្វើឡើងនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមកញ្ចក់ក៏ត្រូវបានគេហៅថា through-glass vias (TGV) ផងដែរ។ រូបថតនៃអាំងឌុចទ័របីវិមាត្រដែលផលិតដោយផ្អែកលើដំណើរការ IPD និង TGV ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភាពខាងក្រោម។ ដោយសារភាពធន់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមកញ្ចក់គឺខ្ពស់ជាងវត្ថុធាតុ semiconductor ធម្មតាដូចជា Si អាំងឌុចទ័របីវិមាត្រ TGV មានលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីសូឡង់ល្អជាង ហើយការបាត់បង់ការបញ្ចូលដែលបណ្តាលមកពីឥទ្ធិពលប៉ារ៉ាស៊ីតស្រទាប់ខាងក្រោមនៅប្រេកង់ខ្ពស់គឺតូចជាង។ អាំងឌុចទ័របីវិមាត្រ TSV ធម្មតា។
ម៉្យាងវិញទៀត capacitors ដែក-អ៊ីសូឡង់-លោហៈ (MIM) ក៏អាចត្រូវបានផលិតនៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមកញ្ចក់ IPD តាមរយៈដំណើរការនៃការដាក់ខ្សែភាពយន្តស្តើង ហើយភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមកជាមួយអាំងឌុចទ័របីវិមាត្រ TGV ដើម្បីបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធតម្រងអកម្មបីវិមាត្រ។ ដូច្នេះ ដំណើរការ IPD មានសក្តានុពលកម្មវិធីទូលំទូលាយសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍឧបករណ៍អកម្មបីវិមាត្រថ្មី។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ១២-វិច្ឆិកា-២០២៤